十字花科花草的远缘混种是粮食作物土壤改良的要点条件，可构建原生态亲缘种的抗逆、抗病力等优异基因组，但合子间的种间不亲和（SI）第一道防线比较严重影响这个工作。

段巧红教授团队先前在Nature发表的研究已揭示，自交不亲和（SI）植物柱头中的S位点多巴胺多巴胺受体激酶（SRK）与FERONIA（FER）多巴胺多巴胺受体激酶使用政策调控亲水性氧（ROS）平行，共同介导对自花花粉（种内隔离）和远缘花粉（种间隔离）的排斥，明确了“SRK-FER-ROS”是生殖隔离的核心通路（兔年首篇！Nature顶刊致谢文章出炉！山东农业大学段巧红和黄家保教授研究团队揭示植物远缘杂交新机制），该研究曾基于拜谱生物工程提供的亚硝基化修饰语组学分析，为机制解析提供了关键数据支撑。但触发该通路的远缘花粉的作用网络信号氧分子始终未被鉴定，成为机制研究的关键缺口。

2025年11月20日，段巧红先生队伍发表于Science的“Pan-family pollen signals control an interspecific stigma barrier across Brassicaceae species”，该研究分析主要是体统认定远缘花粉量中与SRK综合的配体，查证其在十字花科中的单纯性、基本功能新机制及在选育中的应用潜能。

研究方案結果

01、基本点4g信号分子式SIPS的监定

研究团队通过酵母双杂交与免疫力发展-质谱（IP-MS）筛选，从拟南芥成熟花粉中鉴定出属于SPH（自交不亲和蛋白酶同源物）宗族的肽类分子，命名为SIPS（SRK-interacting Interspecific Pollen Signal），包括AtSIPS1、AtSIPS2和AtSIPS3三个成员，其中仅AtSIPS1和AtSIPS2具备功能。AtSIPS1/2为分泌型花粉coat蛋白，在成熟花粉中高表达；微量热泳动（MST）实验证实，AtSIPS1/2与白菜柱头的BrSRK46胞外域结合亲和力极高（Kd值），其结合强度与SI配体-受体BrSCR46-BrSRK46的相互作用相当。然而，AtSIPS3并未与BrSRK46发生相互作用。这一结果首次证明远缘花粉存在可与SRK高特异性结合的配体，补平了2025年Nature留住的“远缘花粉及花粉类食物4g信号未知之数”矛盾。

图1 另外一种与SRK相互之间用的种间花粉量信号灯的检测

02、SIPS-SRK-FER-ROS环路的手机验证

AtSIPS1/2结合BrSRK后，会招募FER受体激酶，激活下游的BrRBOHs（呼吸爆发氧化酶），导致柱头ROS水平显著升高，且实验显示，SRK跨膜区缺失突变体（BrSRKΔTM）或FER敲除突变体（brfer1-1/2）柱头中，SIPS无法诱导ROS升高，进一步证实SIPS信号依赖SRK-FER通路；高浓度ROS会显著降低远缘花粉的活力——拟南芥atsips1/2双突变体花粉无法诱导白菜柱头ROS升高，20分钟后花粉活力保留率达70-80%，而野生型（WT）花粉活力仅10-20%，讲解SIPS是远缘花粉及花粉类食物晕人ROS歧视移动信号通路的重要“再启动移动信号”。

图2 SIPS在柱顶中勾起ISI生理反应

03、SIPS的十字花科特异形与SRK通过传统性

通过共线性分析与全基因组比对，研究发现仅31种十字花科植物（如诸葛菜、菘蓝、琴叶拟南芥）含有SIPS同源物，非十字花科植物（如番茄、矮牵牛、草莓）均无SIPS，其花粉也无法诱导SI植物柱头ROS升高；而在番茄中异源表达AtSIPS1/2后，番茄花粉可成功诱导白菜柱头ROS并降低自身活力，这一个数据首轮清楚SIPS是十字花科独有的远缘蜂花粉卫星信号。

图3 SIPS一种被SRK广泛的认定的泛家族性的花粉量数据信息

与种内自交不亲和信号SCR结合SRK的“高变区（hv1-3）”不同，SIPS搭配SRK的固执区。实验显示，不同S单倍型的BrSRK（如BrSRK₁₂、BrSRK₄₄、BrSRK46）与AtSIPS1/2的结合能力相近，且删除SRK高变区的突变体（BrSRK46Δhv1-2-3）仍能与SIPS结合，仅失去与SCR的结合能力。SIPS通过的盲瘘性保证了不同于S单倍型的SI常绿植物均可广谱甄别远缘花粉及花粉类食物。

图4 SRK字段多态性不影向与SIPS的相互之间做用

04、针对SIPS体系的远缘有性杂交攻略

由于给出机制化，研究情况报告销售团队在已经提供的“可以抑制SRK/FER、除去ROS”政策根基上，新增加的“的信号-环路双预防”情况报告，进一步明确一个脚印升高远缘杂交育种吸收率：

蜂花粉侧诊治：敲除拟南芥SIPS基因后，突变体花粉可穿透近缘种Capsella grandiflora的成熟柱头并形成杂交胚。尽管花粉侧SIPS敲除在实验中有效，但其依赖转基因技术，目前在实际育种中应用受限。

柱子侧提升：选择弱SI品系（如白菜24D4，S₄₄），结合反义寡核苷酸（AS-ODN）抑制SRK表达或水杨酸（Na-SA）清除ROS后，接受远缘种欧洲山芥（Barbarea vulgaris，高抗虫）花粉的效率显著提升。延续了“通路干预”的核心思路，一并确认“弱SI品系淘汰”变低花托基础框架防御力层次，使调控实际效果更特殊，为非转基因水稻组生物育种作为了更使用的水平方向。

图5 建设科学规范的十字花科草木远程管理生物育种策略

论文总结

本设计首届检测出十字花科远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物卫星信号SIPS，创设“远缘花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SIPS-SRK-FER-ROS”的完好详细碳原子考核机制化，与以前明确提出的“自小花花粉及花粉类食物及花粉及花粉类食物类食物SCR-SRK-FER-ROS”考核机制化一同生成“种内-种隔断离統一建模方法”，解决方法了短期来“常绿植物怎么样去同一能维持种内异交与种间显性基因完好详细性”的创新植物学学大问题。

拜谱个人心得体会

段巧红教授团队在十字花科植物生殖隔离领域的研究具有清晰的递进性——2023年Nature率先揭示“SRK-FER-ROS”作为种内/种间生殖隔离核心通路的框架，Science则聚焦该通路中“远缘花粉信号分子”这一关键缺口，完成从“通路解析”到“信号鉴定”的突破，最终形成完整的分子机制链条，为远缘杂交育种提供从理论到技术的全链条支撑。

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基准文献资料

Y. Cao et al., Science.Pan-family pollen signals control an interspecific stigmabarrier across Brassicaceae species.10.1126/science.ady2347 (2025).